3. Экспериментальное задание: «Определение показателя преломления пластмассы».

Билет 9

1. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести, вес и невесомость.

Закон всемирного тяготения

М атериальные точки притягиваются друг к другу с силой, модуль которой прямо пропорционален произведению их масс и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними:

где G — гравитационная постоянная, численно равная силе взаимодействия двух материальных точек массой по 1кг каждая, находящихся на расстоянии 1м друг от друга.

О = 6,67 • 10^-11 Н м²/кг²

Из закона всемирного тяготения следует, что масса характеризует не только инертные, но и гравитационные свойства тела.

Закон всемирного тяготения применим также к сферически симметричным телам

(например, к планетам и звездам).

С ила тяжести (сила притяжения тела к Земле) у поверхности Земли равна

где М₃ — масса Земли, R₃ — ее радиус.

По II закону Ньютона она равна та, следовательно, ускорение свободного падения

С таким ускорением падают тела вблизи поверхности Земли,

если можно пренебречь сопротивлением воздуха.

(В действительности вследствие вращения Земли и сплюснутости ее у полюсов величина g зависит от географической широты: вблизи полюсов g=9,83 м/с², вблизи экватора g= 9,78 м/с².)

Если тело находится на высоте h над поверхностью Земли, то сила тяготения сообщает ему ускорение а =

Если тело, брошенное горизонтально, имеет скорость, равную

становится искусственным спутником Земли,

движущимся по круговой орбите.

Вблизи поверхности Земли (при к « Е₃) эта

скорость равна 7,9 км/с. Она называется

первой космической скоростью. Скорость, которую нужно придать телу, чтобы оно покинуло Землю и стало спутником Солнца,

называют второй космической скоростью. Она равна 11,2 км/с.

2. Автоколебания: автоколебательная система; ав­токолебательный генератор незатухающих электро­магнитных колебаний.

АВТОКОЛЕБАНИЯ, незатухающие колебания, которые могут существовать в колебательной системе при отсутствии периодических внешних воздействий (в отличие от вынужденных колебаний) за счет наличия в системе активного элемента, восполняющего неизбежные в реальной системе потери энергии. Амплитуда и период автоколебания определяются свойствами самой системы и не зависят от конечного изменения начальных условий. Примеры автоколебаний - колебания маятника часов, скрипичной струны при движении смычка, тока в радиотехническом генераторе.

ГЕНЕРАТОР НА ТРАНЗИСТОРЕ - ав­токолебательный генератор незатухающих электро­магнитных колебаний.

Вынужденные колебания, которые мы рассматривали до сих пор, возникают под действием переменного напряжения, вырабатываемого генераторами на электростанциях. Такие генераторы не могут создавать колебания высокой частоты, необходимые для радиосвязи. Потребовалась бы чрезмерно большая скорость вращения ротора. Колебания высокой частоты получают с помощью других устройств, например с помощью генератора на транзисторе. Он назван так потому, что одной из основных его частей является полупроводниковый прибор — транзистор.

Автоколебательные системы. Незатухающие вынужденные колебания нередко поддерживаются в цепи действием внешнего периодического напряжения. Но возможны и другие способы получения незатухающих колебаний. Пусть в системе, в которой могут существовать свободные электромагнитные колебания, имеется источник энергии. Если сама система будет регулировать поступление энергии в колебательный контур для компенсации потерь энергии на резисторе, то в ней могут возникнуть незатухающие колебания. Системы, в которых генерируются незатухающие колебания за счет поступления энергии от источника внутри самой системы, называются автоколебательными. Незатухающие колебания, существующие в системе без воздействия на нее внешних периодических сил, называются автоколебаниями. Генератор на транзисторе — пример автоколебательной системы. Он состоит из колебательного контура с конденсатором емкостью С и катушкой индуктивностью L, источника энергии и транзистора. Если конденсатор колебательного контура зарядить, то в контуре возникнут затухающие колебания. В конце каждого периода колебаний заряд на пластинах конденсатора имеет меньшее значение, чем в начале периода. Суммарный заряд, конечно, сохраняется (он всегда равен нулю), но происходит уменьшение положительного заряда одной пластины и отрицательного заряда другой на равные по модулю значения. В результате энергия колебаний уменьшается, так как пропорциональна квадрату заряда одной из пластин конденсатора. Чтобы колебания не затухали, нужно компенсировать потери энергии за каждый период. Пополнять энергию в контуре можно, подзаряжая конденсатор. Для этого надо периодически подключать контур к источнику постоянного напряжения. Конденсатор должен подключаться к источнику только в те интервалы времени, когда присоединенная к положительному полюсу источника пластина заряжена положительно, а присоединенная к отрицательному полюсу — отрицательно. Только в этом случае источник будет подзаряжать конденсатор, пополняя его энергию. Если же ключ замкнуть в момент, когда присоединенная к положительному полюсу источника пластина имеет отрицательный заряд, а присоединенная к отрицательному полюсу — положительный, то конденсатор будет разряжаться через источник. Энергия  конденсатора при этом будет убывать. 3. Задача на использование формулы тонкой линзы.

Билет 10